Newswise — L’hypothalamus, l’une des régions cérébrales les plus complexes du système nerveux des mammifères, contient une étonnante hétérogénéité de neurones qui régulent les fonctions endocriniennes, autonomes et comportementales. Il régule non seulement la consommation alimentaire, la consommation d’eau, la température corporelle, le rythme circadien et le sommeil pour maintenir la survie des organismes individuels, mais contrôle également le début de la puberté et le comportement reproducteur pour soutenir la population reproductrice.
“Qu’est-ce qui déclenche la puberté” est l’une des 125 grandes questions posées dans l’édition du 125e anniversaire de La science magazine. Des chercheurs dirigés par le professeur WU Qingfeng de l’Institut de génétique et de biologie du développement de l’Académie chinoise des sciences ont révélé que la programmation développementale du début de la puberté dépend de TBX3. Ils ont également découvert de nouvelles règles de progression de la lignée, qui fonctionnent par différenciation neuronale au cours du développement de l’hypothalamus.
Les résultats ont été publiés dans Avancées scientifiques en nov. 16.
Dans cette étude, le groupe du professeur WU a découvert que TBX3 définit un domaine progéniteur dans l’hypothalamus en développement et sert de déterminant du destin pour contrôler séquentiellement l’établissement et le maintien du destin neuronal.
Le système neuroendocrinien est constitué d’une collection hétérogène de neurones neuropeptidergiques dans le cerveau, parmi lesquels les neurones hypothalamiques KNDy représentent un sous-type cellulaire indispensable contrôlant le début de la puberté. Bien qu’il ait été proposé que les progéniteurs neuronaux hypothalamiques et les précurseurs neuronaux le long de la hiérarchie de la lignée adoptent une stratégie de diversification en cascade pour générer une diversité neuronale extrême, la logique cellulaire pour spécifier un sous-type de neurones neuroendocriniens n’est pas claire.
Des études génétiques antérieures suggèrent que des mutations génétiques dans TBX3 provoquent le syndrome ulnaire-mammaire (UMS), caractérisé par des membres antérieurs raccourcis, un développement défectueux de la glande mammaire et des anomalies génitales. Il est à noter que la plupart des patients atteints d’UMS présentent un début de puberté retardé.
Selon les chercheurs, au niveau de l’organisme, l’ablation génétique de tbx3 retarde considérablement le début de la puberté des animaux et perturbe le cycle œstral des souris femelles. Au niveau cellulaire, TBX3 joue un rôle important dans l’établissement et le maintien du devenir des neurones KNDy hypothalamiques. De plus, au niveau moléculaire, TBX3 régule la transcription des gènes par séparation de phase, induisant ainsi l’expression des neuropeptides dans les neurones hypothalamiques.
Surtout, plusieurs TBX3 les mutants identifiés chez les patients UMS ne parviennent pas à former des condensats séparés en phase et ne peuvent pas réguler efficacement l’expression des neuropeptides, ce qui fournit un mécanisme pathologique sous-jacent au retard de la puberté chez les patients UMS.
De plus, le professeur WU visait à répondre à la progression de la lignée neuronale au cours du développement de l’hypothalamus dans des conditions physiologiques et pathologiques. Lui et ses collègues ont utilisé une stratégie sans précédent d’alignement des types de cellules en comparant des ensembles de données unicellulaires de traçage de lignée et de souris génétiquement manipulées, et ont révélé deux règles indépendantes de la lignée – la rétention intra-lignée (ILR) et l’interaction inter-lignée (ILI) – qui régulent la lignée progression dans des conditions pathologiques.
Collectivement, cette étude révèle les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent la façon dont TBX3 les mutations interfèrent avec le début de la puberté chez les patients UMS et révèlent les règles de l’ILR et de l’ILI lors de la spécification du destin cellulaire.
Ce travail a été financé par le programme national clé de R&D de Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le programme de recherche prioritaire stratégique de CAS et la Commission municipale des sciences et technologies de Pékin.
